Система керування оминанням перешкоди на маршруті переміщення колісного робота що рухається в пересіченій місцевості за даними датчика компас

Abstract

UA: Об’єкт дослідження – системи керування процесом оминання перешкод на маршруті руху колісного мобільного робота в умовах пересіченої місцевості. Мета роботи – проєктування системи керування, здатної забезпечити автоматичне оминання перешкод колісним роботом із подальшим коригуванням курсу відповідно до заданої траєкторії. Основним принципом роботи системи є аналіз показників цифрового компаса, що дозволяє підтримувати орієнтацію під час та після виконання маневрів. Система також має забезпечувати дотримання безпечної відстані до навколишніх об’єктів та самостійно відновлювати правильний напрям руху після відхилення. Методи дослідження – аналіз та синтез моделей поведінки мобільного

робота в умовах складного рельєфу та обмеженого простору; побудова UML- діаграм; застосування нечіткої когнітивної карти для виявлення причинно- наслідкових зв’язків між параметрами системи; розробка нечіткого контролера

на основі бази правил з використанням інструментів MATLAB. У процесі роботи було побудовано концептуальну модель системи у вигляді UML-діаграми варіантів використання, яка описує сценарії взаємодії оператора та робота, а також автономні дії робота в процесі навігації. Також створено UML-діаграму розгортання, що відображає структуру апаратного та програмного забезпечення системи, включаючи прототип робота на базі мікроконтролера ESP32 WROOM 32 DevKit v1, цифрового компаса, ультразвукових датчиків та інших функціональних вузлів.

EN: The object of research is control systems for the process of avoiding obstacles on the route of a wheeled mobile robot in rough terrain. The purpose of the work is to design a control system that can provide automatic avoidance of obstacles by a wheeled robot with subsequent course adjustment in accordance with a given trajectory. The main principle of operation of the system is the analysis of digital compass sensor, which allows robot to maintain orientation during and after maneuvers. The system must also ensure that a safe distance to surrounding objects is maintained and independently restore the correct direction of movement after a deviation. Research methods are analysis and synthesis of models of behavior of a mobile robot in conditions of complex terrain and limited space; construction of UML diagrams; application of a fuzzy cognitive map to identify cause-and-effect relationships between system parameters; development of a fuzzy controller based on the rule base using MATLAB tools. In the course of the work, a conceptual model of the system was constructed in the form of a UML Use Case diagram, which describes scenarios of interaction between the operator and the robot, as well as autonomous actions of the robot during navigation. A UML deployment diagram has also been created showing the system's hardware and software structure, including system prototype based on the ESP32 WROOM 32 DevKit v1 microcontroller, digital compass, ultrasonic sensors, and other functional components.